該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是Safetytech Accelerator與塞拉菲爾德核電站，國家核實(shí)驗(yàn)室（NNL）和Reality AI合作，對(duì)通風(fēng)管道進(jìn)行遠(yuǎn)程檢查，以識(shí)別穿孔等缺陷。

挑戰(zhàn)

根據(jù)英國《工作健康與安全法》要求定期檢查通風(fēng)系統(tǒng)并記錄檢查結(jié)果。目前，通風(fēng)管道是目視檢查或利用超聲波厚度探測檢測的，這需要大量的成本和時(shí)間，如果手動(dòng)完成，可能會(huì)造成人為錯(cuò)誤和通風(fēng)設(shè)備損壞的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

這項(xiàng)開放式創(chuàng)新挑戰(zhàn)旨在使用數(shù)字化解決方案來改變通風(fēng)管道檢測方式，并確保未來幾十年工人和環(huán)境的安全。

Safetytech Accelerator開始尋找供應(yīng)商，以便在未來為管道和更廣泛的工業(yè)資產(chǎn)提供持續(xù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。經(jīng)過全面的調(diào)查，4家公司入圍向挑戰(zhàn)合作伙伴推介各自的解決方案。

最近被瑞薩電子株式會(huì)社收購的美國初創(chuàng)公司Reality AI被選為技術(shù)合作伙伴。Reality AI平臺(tái)內(nèi)置分析傳感器數(shù)據(jù)功能，并有解讀工業(yè)聲音和振動(dòng)的特定經(jīng)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)

該實(shí)驗(yàn)集中在監(jiān)測非核NNL設(shè)施的管道。由于COVID-19大流行嚴(yán)重影響了對(duì)該設(shè)施的使用，但一旦生活開始恢復(fù)正常，我們就使用方形鋼管和動(dòng)力空氣過濾器建造了一個(gè)測試臺(tái)。

管道試驗(yàn)臺(tái)

Reality AI的硬件由連接到數(shù)據(jù)收集設(shè)備的麥克風(fēng)和激勵(lì)器（聲音創(chuàng)建器）組成。該設(shè)備使用強(qiáng)大的磁鐵連接到管道上。

一個(gè)激勵(lì)器和兩個(gè)麥克風(fēng)連接到管道的兩個(gè)部分

雖然在COVID-19大流行期間禁止進(jìn)入該設(shè)施，但Reality AI能夠使用運(yùn)往紐約實(shí)驗(yàn)室的管道進(jìn)行一些初步測試。這使得Reality AI能夠確保為最終數(shù)據(jù)收集選擇正確類型的傳感器。一旦NNL設(shè)施準(zhǔn)備好進(jìn)行測試，Reality AI就將其數(shù)據(jù)收集硬件運(yùn)送到坎布里亞郡（英國），供NNL員工安裝和操作。

該實(shí)驗(yàn)收集了96個(gè)處于各種操作狀態(tài)的通風(fēng)聲學(xué)樣本，管道和法蘭正?；蛴腥毕?。NNL工作人員能夠根據(jù)每個(gè)測試的要求將管道部分替換為正?；虼┛撞糠?。

聲學(xué)樣本被上傳到直觀而強(qiáng)大的Reality AI平臺(tái)，該平臺(tái)內(nèi)置了數(shù)據(jù)導(dǎo)入，數(shù)據(jù)清理，模型訓(xùn)練，測試和部署功能。訓(xùn)練了特定于NNL環(huán)境的模型，并保留了一段數(shù)據(jù)，以便在稍后階段驗(yàn)證AI模型。

用于聲音分析的Reality AI平臺(tái)

結(jié)果

使用750ms、1000ms、1250ms和1500ms的窗口大小收集聲音樣本。分析表明，最佳窗口長度為1s。這意味著在生產(chǎn)中，可以在一秒鐘內(nèi)檢測到缺陷，并且與較大的窗口尺寸相比，使用較少的計(jì)算能力。

使用1s窗口大小，試點(diǎn)解決方案執(zhí)行如下

• 檢測正常操作：100%準(zhǔn)確率

• 檢測松動(dòng)的法蘭：97.6%的精度

• 檢測穿孔：97.5%的準(zhǔn)確度

高水平的準(zhǔn)確性甚至令Reality AI團(tuán)隊(duì)感到驚訝，同時(shí)還需要做更多的工作，特別是在一天中的不同時(shí)間收集數(shù)據(jù)，這可能會(huì)影響結(jié)果。然而，該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了使用聲學(xué)分析作為遠(yuǎn)程和連續(xù)監(jiān)測工業(yè)通風(fēng)管道的可行方法。這改進(jìn)了目前偶爾檢查的做法，可以立即識(shí)別缺陷，而不會(huì)將人員置于潛在的危險(xiǎn)環(huán)境中。

“

“Reality AI與Safetytech Accelerator, Sellafield和NNL合作進(jìn)行了通風(fēng)管道檢查試點(diǎn)。隨著時(shí)間的推移，我們面臨著包括Covid在內(nèi)的各種挑戰(zhàn)，但最終證明了使用聲學(xué)傳感器識(shí)別管道系統(tǒng)中缺陷的可行性。結(jié)果看起來很有希望，我們現(xiàn)在需要進(jìn)行更大規(guī)模的測試，以準(zhǔn)備和驗(yàn)證ML模型以供將來使用。

這是各方之間的良好合作，包括項(xiàng)目規(guī)劃、硬件設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集和模型構(gòu)建。Reality AI期待為該項(xiàng)目的實(shí)際部署提供支持?！?/p>

Nalin Balan（業(yè)務(wù)發(fā)展主管），Reality AI

”

全行業(yè)影響

除了核能之外，在這一挑戰(zhàn)中試點(diǎn)的聲學(xué)解決方案有可能提高管道檢測至關(guān)重要的行業(yè)的安全性，包括制造、制藥和航運(yùn)，從而降低對(duì)人和環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。

“

“與Reality AI和Safetytech Accelerator合作是一次奇妙的經(jīng)歷！盡管由于Covid大流行和地理分隔，需要完全遠(yuǎn)程完成該項(xiàng)目，但項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已經(jīng)測試并證明，使用人工智能處理聲學(xué)信號(hào)以確定潛在的通風(fēng)管道故障機(jī)制具有真正的潛力。該系統(tǒng)在檢測我們模擬的各種缺陷方面的可靠性給我們留下了深刻的印象。利用NNL在坎布里亞郡設(shè)施中設(shè)計(jì)，建造和操作實(shí)驗(yàn)鉆機(jī)的專業(yè)知識(shí)，再次證明了Sellafield LTD和NNL之間合作關(guān)系的實(shí)力。NNL是英國核部門創(chuàng)新的渠道，使Reality AI等中小企業(yè)的創(chuàng)新技術(shù)能夠發(fā)展成為Sellafield及其他地區(qū)的有影響力的解決方案。我們期待在這個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目所做的出色工作的基礎(chǔ)上，支持該項(xiàng)目在現(xiàn)實(shí)世界中部署這種人工智能的新應(yīng)用。”

Andy Cooney（創(chuàng)新主管）Sellafield

”

Case study: An open innovation challenge to transform industrial inspection and improve safety of workers - Safetytech Accelerator